1导言
从上世纪80年代初，世界慢慢进入到大规模集中发电，高压远距离输电的大型系统互联时代。但是，越大的互联电网其控制难度也越大，调度运行复杂（成本高），对用户的安全性，稳定性，多样性的需求难以满足。无论电网等级如何，保证安全稳定运行永远是第一位，各大电网并网起始，供电质量不达标，合理的对配电系统无功优化，保证优质的电压就是提高系统稳定运行的一种能力表现。如今，各个行业对电能质量都提出了更高要求，这对电网而言是一个重大的挑战。
2电子电力变压器的特点及国内外研究现状
电子电力变压器也称为电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)或固态变压器(Solid State Transformer)，是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器实现磁耦合的变电装置，它通过电力电子变换技术和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递。与常规的铁芯式变压器相比，电子电力变压器具有如下优点：一是体积小，重量轻，无环境污染；二是运行时可保持副方输出电压幅值恒定，不随负载变化；三是始终保证原方电流和副方电压为正弦波，且原方功率因数任意可调；四是具有高度可控性，变压器原方电流，副方电压、电流以及功率均可控；五是兼有断路器的功能，大功率电力电子器件可以瞬时（微秒级）关断故障大电流，也无需常规变压器的复杂继电保护装置；六是含有智能控制单元，一方面可以实现装置的自检测、自诊断、自保护和自恢复等功能，另一方面可以实现联网通信，对于实现电网的智能化具有积极意义。随着大功率电力电子技术的蓬勃发展，若具有上述优点的EPT能成功替代目前应用于电力系统中数目庞大的电力变压器，无疑将大幅度地提高我国电力系统的控制水平和供电质量，并且实现节能和环保。1970年，美国GE公司的W.McMurray首先提出了一种具有高频连接的AC/AC变换电路，这种高频变换原理已成为后来基于直接AC/AC变换的电子电力变压器发展的基本思路。1980年，美国海军的一个研究项目提出了一种由AC/AC的降压变换器构成的固态变压器（Solid state transformer）。其后，由美国电力科学研究院（EPRI）赞助的一个研究项目也研制出了另一种基于AC/AC变换的固态变压器。Koosuke Harada等人在1996年又提出了了一种智能变压器（Intelligent transformer），通过对高频技术的使用，使得变压器体积减小，并可实现恒压、恒流，功率因数校正等功能。早期的电子电力变压器的理论和实现研究由于受到当时大功率电力电子器件和高压大功率变换技术发展水平的限制，所提出的各种设计方案均未能进入实用化，特别是在可用于实际输配电系统（10kV以上）的电子电力变压器的研究方面进展甚微。进入20世纪90年代末，国外在电子电力变压器的研究领域中出现了一些令人鼓舞的进展，特别是在可用于工业配电系统的电子电力变压器的研究方面取得了突破，提出了一些新的技术方案，并制作出了与配电系统电压等级相当的实验室样机。最先是美国德州A&M大学的Moonshik Kang和Enjeti提出了一种基于直接AC/AC变换的电子电力变压器的结构。这种电子电力变压器的首要设计目标是减小变压器的体积和重量并提高其整体效率，其工作原理为：工频信号首先被变换为高频信号（600Hz到1.2k Hz）后通过高频隔离变压器耦合到其副方，高频信号随后又被同步还原为工频信号。
3电子电力变压器的基本原理
电子电力变压器((EPT)是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器实现磁藕合的输变电装置，EPT主要由初、次级功率变换器以及联系这两者之间的高频变压器组成。初、次级功率变换器主要实现波形控制，如：谐波、相位、频率等等；高频变压器主要提供原、副方系统隔离和变压。EPT将原方的工频输入信号通过电力电子变换转化为高频信号，高频信号通过中间高频隔离变压器祸合到副方，再利用电力电子变换器变换成工频信号。采用不同结构的电力电子变换器以及相应的控制策略，研究者们已经提出了多种EPT的实现拓扑电路，基本可以分为两类：一类是在电力电子变换过程中不含直流环节，即直接AC/AC变换，另一类是在变换过程中含直流环节即AC/DC/AC变换。
4配电网的优化
4.1配电网的优化模型
配电网的优化问题并不仅仅是一个技术方面的问题，而是关联数学、运筹学等方面的一个综合问题。配电网优化问题的难点在于优化模型的建立和优化策略的改进。
4.2配电网优化的步骤
配电网优化的数学模型可以有多重计算方法，但大体的计算步骤都分为以下六步。Step1：将系统网络节点的参数、变量参数、各个约束条件等初始数据读入。Step2：产生一组控制变量的初始值。Step3：根据当前的控制变量对原始数据当中的相应部分作出修改，计算出各个节点的无功值、有功值和电压值。Step4：以适应函数为依据，评价每一个个体值。Step5：根据优化模型，形成优化后的个体。Step6：若结果满足收敛性，则结束优化算法，输出结果；否则返回第三步，再次计算。
4.3改进遗传算法无功优化步骤
一是读入系统网络节点参数、控制变量、状态变量、约束条件等原始数据,设置遗传算法的操作参数。二是随机产生一组控制变量，即一组初始解。三是以当前控制变量去修改原始数据中相应的部分。进行潮流计算,得到各节点的有功、无功和电压。四是根据适应函数评价各个个体。五是进行遗传操作,形成新一代个体。六是判断是否满足收敛准则。若满足收敛条件则输出结果,不满足则返回。
5结论
总之，电压质量的稳定与否是衡量电力系统好坏的标准之一，而电压质量的好坏又取决于整个电力系统中无功分布的合理程度。无功容量若是不足，电力系统运行的电压就不足，若这时调节各个分接头都有可能造成电压失去稳定，可能发生电压的崩溃。在此背景下提出的基于电子电力变压器的配电网优化算法，可以有效控制和改善电压在稳定性方面的性能。
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